JP2019214135A - 竪型射出成形機、及び射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 竪型射出成形機において、成形品が生産予定のロット数に達した際には、定常の射出成形動作制御サイクルを停止させることなく金型を交換する。【解決手段】 竪型射出成形機の制御手段を定常動作制御モジュール３０と金型交換制御モジュール４０から構成し、定常動作制御モジュール３０での定常成形動作モードから金型交換制御モジュール４０での金型交換動作モードに切り替えて金型交換動作モードを立ち上げることにより、定常の動作サイクルを停止することなく無停止による金型の交換を可能とする。【選択図】図６

Description

本発明は、竪型射出成形機及びそれを用いた射出成形方法に関し、特に、垂直軸線周りに間欠的に回動・一時停止するターンテーブル上に複数種類の金型を間隔を置いて配置した竪型射出成形機、及びそれを用いた射出成形方法に関する。さらに具体的には、成形装置での定常の成形制御動作を停止することなく、ターンテーブル上の金型の交換を可能にする竪型射出成形機、及びそれを用いた射出成形方法に関する。

なお、本願明細書において、例えば、０時の位置、３時の位置、６時の位置、又は９時の位置とは、図示された位置関係において、ターンテーブル上にセットされる金型の配置位置を指し示すものである。
また、本願明細書において、「定常成形動作モード」とは、所定の金型セットの取付けが完了した射出成形機を「定常動作制御モジュール」により動作させて、予め定められた所定の成形プロセス、つまり、定常の成形動作により、定常の成形加工を行う動作をいう。
また、「金型交換動作モード」とは、金型交換制御モジュールを動作させて、金型を交換する動作をいう。

射出成形機としては、一般的には、横型成形機が知られており、金型は水平方向に開閉し、加熱樹脂材料は水平方向に配置された射出スクリューから射出されて成形されるものである。これに対して、設置面積等の観点から、射出スクリューを竪型に配置し、垂直方向に開閉する金型を備え、その金型に対して加熱樹脂材料を射出する竪型射出成形機も知られている。このような射出成形機には、比較的小形の成形機が多く、多品種少量生産用の成形機として用いられるものが多く知られていた。そして、この竪型射出成形機には、下記特許文献１（特開２００８−２８４７７８号公報）のように、ターンテーブル上に複数の金型を備えたタイプのものが知られている。

特許文献１は、本願発明の出願人が出願したものであり、１ロットで複数の製品を成形する際に、１台のマシンで金型交換を行うことなく、複数の製品種別の成形製品を得ることができる射出成形機を開示している。この特許文献１では、複数の製品種別毎に個別の生産数が設定可能な生産管理用画像を有している。そのために、１ロット当たりの製品種別毎の生産数の設定欄と、１ロット中における製品種別毎の現在までの生産数の表示欄と、製品種別毎の総生産数の設定欄と、製品種別毎の現在までの累積生産数の表示欄とが設けられた生産管理用画像を表示させる。また、複数の製品種別にそれぞれ対応して設けられたカウンタによって、複数の製品種別の生産数を個別に管理するものである。

このように、ターンテーブル上に複数種類の金型を備えた竪型射出成形機において、１ロット当たりの複数の製品種別の生産数を個別に管理する技術は知られたものである。

この特許文献１に記載された発明について開示されている金型の構成は、ターンテーブル上に２つの下金型を１８０°間隔で搭載し、ターンテーブルを１８０°ずつ正逆方向に間欠回転させることで、２つの下金型のうちの１つを交番的に１つの上金型と対向する位置に停止させるようにした２ステージタイプの、竪型締め・竪射出式の射出成形機への適用例である。この場合、ターンテーブルに搭載する金型は、型開閉時に前後進しない固定側金型であっても、型開閉時に前後進する可動側金型であってもよく、また、ターンテーブルに搭載する金型の数は２つ以外にも４つであっても良い。つまり、特許文献１の実施形態では、垂直軸線周りに回転するターンテーブル上に１８０°間隔で２セットの金型を配置しているが、金型の配置数は、１２０°間隔で３セットでも、９０°間隔で４セットでも良い。また、竪型締め・横射出式の射出成形機や、横型締め・横射出式の射出成形機や、横型締め・竪射出式の射出成形機にも適用可能である。

特開２００８−２８４７７８号公報

このように、特許文献１に記載された発明には、１台のマシンで複数の製品種別の成形製品を得ることができる射出成形機において、製品種別毎の生産数の個別管理を容易に行うことができる技術が開示されている。つまり、成形数が生産予定数に達した際には、全ての金型での生産予定数の成形が終了した段階で成形プロセスを完了させて装置を停止させる竪型の射出成形機が開示されているが、それ以上の発明は記載されていない。

この特許文献１に記載された発明には、新たに解決されるべき課題がある。つまり、特許文献１に記載された発明では、１ロットに対する連続的な成形を目的としており、１台の成形機で連続的に成形される製品種別の数は、ターンテーブル上に配置された金型の数毎で限られることになる。つまり、製品の種類が多く、別の金型により新たな製品の成形をする必要があれば、成形機を一旦停止させ、金型交換する位置にまでターンテーブルを回転させ、成形を終了した金型を取出し、次に生産する予定の金型を取り付けてから、成形を再開させる必要がでてくる。しかし、この場合の金型交換の操作手順は、自動で運転している成形機を一旦停止させてオペレータの手動操作が必須となる。

そこで、本願発明において解決しようとする課題は、特許文献１に記載された発明における新たな課題である。つまり、ターンテーブル上に間隔を置いて複数の金型を備えた竪型射出成形機において、特定の金型での成形品が予定生産数に達した際にも、成形機の定常の成形制御動作を停止させることなく、金型を自動的に交換して成形動作を連続できる竪型射出成形機、及びそれを用いた射出成形方法を提供することである。それにより、成形が終了した金型を、定常の成形制御動作のなかで、ターンテーブル上の金型交換位置にまで自動的に回転移動させて、金型交換台車（詳細は図示しない）との信号のやり取りにより自動的に金型を交換するシステムを提供することである。

なお、本発明が解決しようとする課題は、成形機の定常の成形制御動作を停止させることなく、金型を自動的に交換できる竪型射出成形機、及びそれを用いた射出成形方法を提供することであるが、金型交換のための手段の具体的構成に係るものではない。金型交換のための具体的構成としては、専用の金型交換手段を設けても良いし、汎用のロボットを用いても良いが、それらに関しては本願明細書においては詳細に説明することはしない。

課題を解決するための手段は、以下のとおりであるが、文章中に付された符号は、本願発明の理解を容易にするものであり、発明の技術的範囲を限定するためのものではない。
本発明の竪型射出成形機１００は、垂直軸線の廻りに所定のサイクルで間欠的に回動・一時停止を繰り返すターンテーブル１０と、該ターンテーブル１０上に所定角度を置いて配置された複数種類の金型（Ａ，Ｂ・・・）と、当該複数種類の金型（Ａ，Ｂ・・・）による各々の製品の一連の射出成形動作を制御する制御手段１５０と、を備えた竪型射出成形機１００であって、
前記垂直軸線の周りには、夫々の金型（Ａ，Ｂ・・・）によって加熱樹脂材料を射出・成形する射出・成形ステージＸと、当該夫々の金型（Ａ，Ｂ・・・）によって成形した製品を取り出す製品取出しステージＺとが形成されており、
前記制御手段１５０は、竪型射出成形機１００の定常の成形制御動作を制御する定常動作制御モジュール３０と、金型交換動作を制御する金型交換制御モジュール４０とを備えており、
前記制御手段１５０の定常動作制御モジュール３０の定常成形動作モードにより、前記ターンテーブル１０上の前記複数の金型（Ａ，Ｂ・・・）の内の一つの金型（例えば、金型Ａ）が前記射出・成形ステージＸに位置する場合には、前記ターンテーブル１０を所定時間停止させて、当該一つの金型Ａの射出・成形動作を制御し、前記ターンテーブル１０上の前記複数の金型（Ａ，Ｂ・・・）の内の当該一つの金型（例えば、金型Ａ）が前記製品取出しステージＺに位置する場合には、前記ターンテーブル１０を所定時間停止させて、当該一つの金型（Ａ）からの製品取出し動作を制御し、それらのステージの間では前記ターンテーブル１０を所定時間、所定角度だけ回動するように制御しており、
さらに、前記制御手段１５０の定常成形動作モードにおいては、前記複数の金型（Ａ，Ｂ・・・）の夫々において成形した製品の生産数をカウントしており、
前記複数の金型（Ａ，Ｂ・・・）の内の一つの金型（例えば、金型Ａ）において成形する製品の成形数が所定数に達した場合には、前記制御手段１５０の定常動作制御モジュール３０（定常成形動作モード）から金型交換制御モジュール４０（金型交換動作モード）に切り替えることにより、金型交換動作モードを立ち上げて前記ターンテーブル１０を間欠的に回動・一時停止する定常の動作サイクルを停止することなく、前記ターンテーブル１０の定常の動作サイクル内の停止時間中に当該一つの金型Ａを別の金型Ｅに交換するように制御することを特徴とする。

さらに、本発明の竪型射出成形機１００は、前記金型交換制御モジュール４０の前記金型交換動作モードでは、取出しステージＺで製品の成形が完了した前記一つの金型Ａからの成形製品の取り出しが完了した次の射出・成形ステージＸにおいては、新たな溶融樹脂材料を射出供給することなく、空打ち動作を行うことを特徴とする。

さらに、本発明の竪型射出成形機１００は、前記ターンテーブル１０上に所定角度を置いて配置された前記複数種類の金型は４種類の金型（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）構成であり、前記ターンテーブル１０の停止中に射出・成形動作をする前記射出・成形ステージＸと、前記ターンテーブル１０の停止中に成形製品を取り出す前記製品取出しステージＺとの間に、成形中の製品を冷却する二つの冷却ステージＹ，Ｙを配置し、これらの二つの冷却ステージＹ，Ｙにおいて、金型の交換（金型Ａ→金型Ｅ）をするように構成したことを特徴とする。

本発明の射出成形方法は、垂直軸線の周りに加熱樹脂材料を射出・成形する射出・成形ステージＸと、成形した製品を取り出す製品取出しステージＺとが形成されており、所定のサイクルで間欠的に回動・一時停止を繰り返すターンテーブル１０と、該ターンテーブル１０上に所定角度を置いて配置された複数種類の金型（Ａ，Ｂ・・・）と、当該複数種類の金型（Ａ，Ｂ・・・）に対して各々の製品の一連の射出・成形動作を制御する制御手段１５０と、を備えた竪型射出成形機１００を用いて多品種少量製品を成形する射出成形方法であって、
前記制御手段１５０は、竪型射出成形機１００の定常の成形制御動作を制御する定常動作制御モジュール３０と、金型交換動作を制御する金型交換制御モジュール４０とを備えており、
前記制御手段の定常動作制御モジュール３０の定常成形動作モードにより、前記ターンテーブル１０上の前記複数の金型（Ａ，Ｂ・・・）の内の一つの金型（例えば、金型Ａ）が前記射出・成形ステージＸに位置する場合には、前記ターンテーブル１０を所定時間停止させて、当該一つの金型Ａの射出・成形動作を制御し、
前記ターンテーブル１０上の前記複数の金型（Ａ，Ｂ・・・）の内の当該一つの金型（例えば、金型Ａ）が前記製品取出しステージＺに位置する場合には、前記ターンテーブル１０を所定時間停止させて、当該一つの金型Ａからの製品取出し動作を制御し、
それらのステージの間では、前記ターンテーブル１０を所定時間、所定角度だけ回動するように制御し、
さらに、前記制御手段１５０の定常動作制御モジュール３０の定常成形動作モードにおいては、前記複数の金型（Ａ，Ｂ・・・）の夫々において成形した製品の生産数をカウントしており、
前記複数の金型（Ａ，Ｂ・・）の内の一つの金型（例えば、金型Ａ）において成形する製品の成形数が所定数に達した場合には、前記制御手段１５０の定常動作モードから金型交換動作モードに切り替えることにより、金型交換制御モジュール４０を立ち上げて前記ターンテーブル１０を間欠的に回動・一時停止する定常の動作サイクルを停止することなく、前記ターンテーブル１０の定常の動作サイクル内の停止時間中に当該一つの金型Ａを別の金型Ｅに交換するように制御することを特徴とする。

さらに、本発明の射出成形方法は、前記複数の金型（Ａ，Ｂ・・）の内の一つの金型（例えば、金型Ａ）において成形する製品の成形数が所定数に達した場合には、前記制御手段１５０の定常動作制御モジュール３０から金型交換制御モジュール４０に切り替えることにより、取出しステージＺで所定成形数に達した一つの金型Ａから成形完了製品を取り出し、次のタイミングの射出・成形ステージＸにおいては加熱樹脂材料を射出せずに空打ち動作をし、前記ターンテーブル１０を間欠的に回動・一時停止する定常の成形制御動作のサイクルを停止することなく、金型Ａを別の金型Ｅに交換するように制御することを特徴とする。

さらに、本発明の射出成形方法は、前記ターンテーブル１０上に所定角度を置いて配置された複数種類の金型は４種類の金型（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）構成であり、前記ターンテーブルの停止中に射出・成形動作をする前記射出・成形ステージＸと、前記ターンテーブルの停止中に成形製品を取り出す前記製品取出しステージＺとの間に、前記ターンテーブルの停止中に成形中の製品を冷却する冷却ステージＹを配置し、この冷却ステージＹにおいて金型を交換するように制御することを特徴とする。

本願発明の竪型射出成形機においては、各々の金型での成形品が生産予定の成形数に達した際には、定常の成形制御動作の回動・一時停止のサイクルを停止させることなく自動的に金型を交換するシステム及び成形方法が達成できる。具体的には、ターンテーブル上の金型を金型交換位置にまで自動的に回転移動させ、金型交換台車との信号のやり取りにより、無停止による金型の交換と異種類製品の連続成形が可能な竪型射出成形機、及びそれを用いた成形方法を提供できるものである。

本発明の第１実施態様としての、ターンテーブル上に４セットの金型を配置した竪型射出成形機の定常の射出成形動作のステップ１〜４を説明する図である。（ａ）はステップ１、（ｂ）はステップ２、（ｃ）はステップ３、（ｄ）はステップ４である。 本発明の第１実施態様としての、ターンテーブル上に４セットの金型を配置した竪型射出成形機に対して、金型交換動作のステップ（ステップ２及びステップ３）を説明する図である。 本発明の第２実施態様としての、ターンテーブル上に３セットの金型を配置した竪型射出成形機の定常の射出成形動作を説明する図である。 本発明の第３実施態様としての、ターンテーブル上に２セットの金型を配置した竪型射出成形機の定常の射出成形動作を説明する図である。 本発明の第１実施態様としての、ターンテーブル上に４セットの金型を配置した竪型射出成形機の制御シーケンスにおける定常成形動作モードを示す説明図である。 本発明の第１実施態様としての、ターンテーブル上に４セットの金型を配置した竪型射出成形機の制御シーケンスにおいて、定常成形動作モードから自動的に金型交換動作モードに切り替える状態を示す説明図である。 本発明の第２実施態様としての、ターンテーブル上に３セットの金型を配置した竪型射出成形機の制御シーケンスにおいて、定常成形動作モードから自動的に金型交換動作モードに切り替える状態を示す説明図である。 本発明の第３実施態様としての、ターンテーブル上に２セットの金型を配置した竪型射出成形機の制御シーケンスにおいて、定常成形動作モードから自動的に金型交換動作モードに切り替える状態を示す説明図である。 本発明の第１実施態様としての、ターンテーブル上に４セットの金型を配置した竪型射出成形機において、自動的に金型交換動作モードに切り替える手段の具体的構成を示す説明図である。

本発明の竪型射出成形機１００は、垂直軸線廻りに所定のサイクルで間欠的に回動・一時停止を繰り返すターンテーブル１０と、該ターンテーブル１０上に所定角度を置いて配置された複数種類の金型（Ａ，Ｂ・・）と、当該複数種類の金型（Ａ，Ｂ・・）に対して各々の製品の一連の射出成形動作を制御する制御手段１５０とを備えている。以下の実施例では、主に、ターンテーブル１０上に４セットの金型（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を備えた竪型射出成形機を第１実施例として説明する。第１実施例の竪型射出成形機１００の垂直軸線の周りには、夫々の金型（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）によって加熱樹脂材料を射出・成形する射出・成形ステージＸと、製品を夫々の金型内で冷却する２箇所の冷却ステージＹ，Ｙと、夫々の金型（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）によって成形した製品を取り出す製品取出しステージＺとが形成されている。

図３においては、第２実施例として、ターンテーブル１０上に３セットの金型（Ａ，Ｂ，Ｃ）を備え、１箇所の射出・成形ステージＸと、１箇所の冷却ステージＹと、１箇所の製品取出しステージＺとを設けた例を示している。

さらに、図４においては、第３実施例として、２セットの金型（Ａ，Ｂ）を備える場合を示す。この場合は、１箇所の射出・成形ステージＸと、１箇所の製品取出しステージＺとを設けた例を示している。第３実施例の場合は、適宜、特定の位置に１箇所又は２箇所の冷却ステージＹを設けることも可能であるし、特定の位置に冷却ステージＹを設けなくとも良い。図４に示した第２実施例では、冷却ステージＹは設けていない。この場合は、射出・成形ステージＸから製品取出しステージＺの間に冷却が行われる。

本願発明の第１実施例から第３実施例に共通する技術として、制御手段１５０は、竪型射出成形機１００の定常の成形制御動作を制御する定常動作制御モジュール３０と、金型交換動作を制御する金型交換制御モジュール４０とを備えている。
この制御手段１５０の定常動作制御モジュール３０の定常成形動作モードでは、ターンテーブル１０上の複数の金型（Ａ，Ｂ・・）の内の一つの金型（例えば、金型Ａ）が射出・成形ステージＸに位置する場合には、ターンテーブル１０を所定時間停止させて、当該一つの金型Ａの射出・成形動作を制御する。そして、ターンテーブル１０上の複数の金型（Ａ，Ｂ・・）の内の一つの金型（例えば、金型Ａ）が製品取出しステージＺに位置する場合には、ターンテーブル１０を所定時間停止させて、その一つの金型Ａからの製品取出し動作を制御する。

この射出・成形ステージＸと製品取出しステージＺの二つのステージの間には、適宜、冷却ステージＹを設けて製品を冷却することができる。通常、第１実施例の金型を４セット配置する場合には２箇所の冷却ステージＹ，Ｙを設け、第２実施例の金型を３セット配置する場合には１箇所の冷却ステージＹを設ける。

また、射出・成形ステージＸ、冷却ステージＹ、製品取出しステージＺの３つのステージの間は、ターンテーブル１０を所定時間で回動するように制御しており、さらに、制御手段１５０の定常動作制御モードでは、複数の金型（Ａ，Ｂ・・）の夫々において成形した製品の生産数をカウントしている。

複数の金型（Ａ，Ｂ・・）の内の一つの金型（例えば、金型Ａ）において成形すべき製品の成形数が所定数に達した場合には、制御手段１５０の定常動作制御モジュール３０から金型交換制御モジュール４０に切り替えることにより、金型交換動作モードを立ち上げてターンテーブル１０を間欠的に回動・一時停止する定常の成形制御動作のサイクルを停止することなく、ターンテーブル１０の定常の動作サイクル内の停止時間中に当該一つの金型Ａを別の金型Ｅに交換するように制御する。

本発明の射出成形方法は、第１実施例乃至第３実施例の竪型射出成形機１００を用いて多品種少量の製品を連続的に成形する射出成形方法である。垂直軸線の周りに加熱樹脂材料を射出・成形する射出・成形ステージＸと、射出成形された製品を冷却する冷却ステージＹと、成形した製品を取り出す製品取出しステージＺとが形成されている。制御手段１５０によって、所定のサイクルで間欠的に回動・一時停止を繰り返すターンテーブル１０と、該ターンテーブル１０上に所定角度を置いて配置された複数種類の金型（Ａ，Ｂ・・）と、当該複数種類の金型（Ａ，Ｂ・・）に対して各々の製品の一連の射出成形動作を制御する。前記制御手段１５０は、竪型射出成形機１００の定常の成形制御動作を制御する定常動作制御モジュール３０と、金型交換動作を制御する金型交換制御モジュール４０とを備えている。

制御手段１５０の定常動作制御モジュール３０の定常動作制御モードでは、ターンテーブル１０上の複数の金型（Ａ，Ｂ・・）の内の一つの金型（例えば、金型Ａ）が射出・成形ステージＸに位置する場合には、ターンテーブル１０を所定時間停止させて、当該一つの金型Ａの射出・成形動作を制御し、ターンテーブル１０上の複数の金型（Ａ，Ｂ・・）の内の一つの金型（例えば、金型Ａ）が製品取出しステージＺに位置する場合には、ターンテーブル１０を所定時間停止させて、当該一つの金型Ａからの製品取出し動作を制御する。射出・成形ステージ及び製品取出しステージＺの二つのステージの間では、ターンテーブル１０を所定時間、所定角度回動するように制御し、適宜、製品の冷却を行う。

制御手段１５０の定常動作制御モジュール３０の定常動作制御モードでは、複数の金型（Ａ，Ｂ・・）の夫々において成形した製品の生産数をカウントしており、複数の金型（Ａ，Ｂ・・）の内の一つの金型（例えば、金型Ａ）において成形する製品の成形数が所定数に達した場合には、制御手段１５０の定常動作制御モードから金型交換制御モードに切り替えることにより、金型交換制御モジュール４０を立ち上げて、ターンテーブル１０を間欠的に回動・一時停止する定常の動作サイクルを停止することなく、ターンテーブル１０の定常の動作サイクル内の停止時間中に当該一つの金型Ａを別の金型Ｅに交換するように制御する。

以下、本願発明の実施形態に係る竪型射出成形機１００、及びその竪型射出成形機１００を用いた射出成形方法について、図面を参照して説明する。
図１，図３及び図４により、ターンテーブル１０上に配置された複数の金型の配置構成を示す。図１は、ターンテーブル１０上に４セットの複数の金型を所定の間隔を置いて配置した第１実施例の竪型射出成形機１００であり、図３は、ターンテーブル１０上に３セットの金型を配置した第２実施例の竪型射出成形機１００であり、図４は、ターンテーブル１０上に２セットの金型を配置した第３実施例の竪型射出成形機１００である。金型の数は、特に限りがあるものではない。また、本発明においては、上金型と下金型をセットで交換する竪型射出成形機１００を実施例として説明しているが、上金型は共通の金型とし、下金型のみを交換する成形機に適用することもできる。

まず、ターンテーブル１０上に４セットの金型（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を配置した第１実施例の竪型射出成形機１００を例にとり、竪型射出成形機１００の定常の成形制御動作を説明する。図１（ａ）に示すように、ターンテーブル１０上に４セットの金型（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を配置した竪型射出成形機１００の０時の位置は、射出・成形ステージＸであり、３時の位置及び６時の位置は、二つの冷却ステージＹ，Ｙであり、９時の位置は、製品取出しステージＺである。この各ステージは、ターンテーブル１０の回転によっても位置は変化しない。

そこで、図１を用いて金型Ａによる射出成形の定常な動作サイクルを説明する。金型Ａは、ステップ１の図１（ａ）では射出・成形ステージＸにあり、ステップ２及び３の図１（ｂ）及び（ｃ）では第１、第２の二つの冷却ステージＹ，Ｙに移動し、ステップ４の図１（ｄ）では成形品が取り出される製品取出しステージＺに移動して完成品は取り出される。次の０時の位置の射出・成形ステージＸでは、金型Ａからは製品が取り出された後であり、金型Ａは空いているので、次の動作サイクルに移行することができる。金型Ｂは、金型Ａに続いて同様のサイクルで動作し、金型Ｃは、金型Ｂに続いて同様の動作サイクルで動作し、金型Ｄは、金型Ｃに続いて同様の動作サイクルで動作する。これらの動作が、２種類の金型セット、３種類の金型セット及び４種類の金型セットを備えた竪型射出成形機による定常の成形制御動作である。

図２（ａ）は、特定の金型での製品の所定生産数の成形が終了した金型（ここにおいては、金型Ａを取り出す動作を説明するもので、図２（ｂ）は、新しい金型（ここにおいては、金型Ｅ）をターンテーブル１０に取り付ける動作を説明するものである。図２に示した金型交換台車２００は、金型Ａを取り出すときと、新しい金型Ｅを取り付けるときで夫々の冷却ステージＹ，Ｙにおいて、金型（Ａ→Ｅ）の出し入れが垂直状態での直線運動で可能なように台車全体が移動する例を図示しているが、この金型の交換は汎用のロボット等により実施することも可能である。

図３には、ターンテーブル１０上に３セットの金型を配置した第２実施例の竪型射出成形機１００の成形動作のサイクルを示す。金型Ａについて、竪型射出成形機１００の０時の位置は、射出・成形ステージＸであり、４時の位置は、冷却ステージＹであり、８時の位置は、製品取出しステージＺである。つまり、図４での金型Ａについての射出成形の動作サイクルを説明すると、０時の位置では射出・成形ステージＸにあり、樹脂材料の射出・成形がなされ、４時の位置では冷却ステージに移動し、８時の位置の製品取出しステージでは成形品が取り出され、次の０時の位置の射出・成形ステージＸで次の製品成形のサイクルに移動する。金型Ｂは、金型Ａに続いて同様のサイクルで動作し、金型Ｃは、金型Ｂに続いて同様のサイクルで動作する。

図４には、ターンテーブル１０上に２セットの金型（Ａ，Ｂ）を配置した第３実施例の竪型射出成形機１００の成形動作サイクルを示す。金型Ａは、０時の位置（射出・成形ステージＸ）で射出・成形動作がなされ、６時の位置の製品取出しステージＺでは製品取出動作がなされる。このターンテーブル１０上に２セットの金型（Ａ，Ｂ）を配置した竪型射出成形機１００の定常の成形動作のサイクルでは、０時の位置での射出・成形動作（射出・成形ステージＸ）と、６時の位置の製品取出動作（製品取出しステージＺ）とが交互になされ、その間で製品の冷却が行われる。この場合の変形例として、０時の位置（射出・成形ステージＸ）で射出・成形動作がなされ、３時の位置と６時の位置はブランクステージとしてその間での冷却がなされ、９時の位置（製品取出しステージＺ）で製品取出動作をするように構成しても良い。

これらの金型の配置と定常の成形動作サイクルに関しては、従来の竪型射出成形機においても、本願発明の第１実施例から第３実施例の竪型射出成形機１００においても同様のものであり、以下に、詳細に説明する。

次に、図５を用いて、第１実施例のターンテーブル１０上に４セットの金型Ａ，Ｂ，Ｃ、Ｄを備えた竪型射出成形機１００の定常の成形制御動作を説明する。各金型Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの定常の動作サイクルは、図５にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの線図として並べて図示している。この線図のハイ（high：高）の部分はターンテーブル１０の「回動」を表し、線図のロウ（low：低）の部分では、ターンテーブル１０は停止し、夫々が順に「射出・成形」「第１の冷却」「第２の冷却」「製品取出し」の動作を表している。

金型Ａに対しては、ターンテーブル１０の０時の位置で停止して射出・成形動作（射出・成形ステージＸ）、次いでテーブルの回転動作、３時の位置の停止中での冷却動作（第１の冷却ステージＹ）、次いでテーブルの回転動作、６時の位置の停止中での冷却動作（第２の冷却ステージＹ）、次いでテーブルの回転動作、９時の位置の停止中に製品取出し動作（製品取出しステージＺ）、次いでテーブルの回転動作が繰り返し実施される。上記の射出・成形動作、冷却動作、及び製品取出し動作は、夫々ターンテーブル１０が停止中に動作する（線図のロウ（low：低）の部分）。その間に、ターンテーブル１０は所定角度だけ回動される（線図のハイ（high：高）の部分）。金型Ａによって達成される一連の動作は、射出・成形動作（ｍ秒停止）、テーブル回転（ｎ秒回動）、冷却動作（ｍ秒停止）、テーブル回転（ｎ秒回動）、製品取出し動作（ｍ秒停止）、テーブル回転（ｎ秒回動）で１サイクルが完了する。これが、「定常の成形制御動作」であり、ｍ秒及びｎ秒は、その製品により適宜決められるものである。

このように、図５は、金型Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤの定常の動作サイクルを示している。ターンテーブル１０は、図示しない駆動手段により回動され、ステップ１，ステップ２，ステップ３，ステップ４の順に回動する。その後も、ターンテーブル１０は、ステップ１，ステップ２，ステップ３，ステップ４の順に回動・一時停止を繰り返す。ステップ１では、金型Ａは射出・成形ステージＸにあり、次の金型Ｂは製品取出しステージＺにあり、さらにその次に金型Ｃ及び金型Ｄは、夫々、第１及び第２の冷却ステージＹ，Ｙの位置にある。次に、ステップ２では、金型Ｂが射出・成形ステージＸにあり、金型Ｃが製品取出しステージＺにあり、金型Ａ及び金型Ｄが夫々の冷却ステージＹ，Ｙの位置にある。さらに、ステップ３では、金型Ｃが射出・成形ステージＸにあり、金型Ｄが製品取出しステージＺにあり、金型Ａ及び金型Ｂが、夫々冷却ステージＹ，Ｙの位置にあり、ステップ４では、金型Ｄが射出・成形ステージＸにあり、金型Ａが製品取出しステージＺにあり、金型Ｂ及び金型Ｃが、夫々冷却ステージＹ，Ｙの位置にあり、その後は、次のサイクルのステップ１に移行する。

図５では、垂直方向の点線から引出し線により、各ステップでの各金型Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの動作状態が示されており、斜めの一点鎖線により、各動作（射出・成形、冷却、製品取出し）にある金型を指し示している。

このような竪型射出成形機１００は、夫々の複数の金型（Ａ，Ｂ・・・）の動作を制御する為に、制御手段１５０を用いて動作の制御を達成するものである。ここで、夫々の金型（Ａ，Ｂ・・・）による成形に関して所定の成形数が設定されており、何れかの金型（例えば、金型Ａ）での成形数が生産予定数に達した際には、成形機の定常の成形制御動作を一旦停止させて金型を交換することが従来の対策であった。その際は、金型交換する位置にまでターンテーブル１０を回転させてから停止させ、成形を終了した金型Ａを取出し、次に生産する予定の新しい金型Ｅに交換する必要がある。しかし、この金型交換の操作は、従来であれば、自動で運転している成形機を一旦停止させてオペレータの手動操作が必須であった。

そこで、本願発明では、この金型交換動作をターンテーブル１０の定常の動作サイクルは停止させずに、自動的に金型交換を可能とするものである。図６及び図９は、その一実施例として、４セットの金型Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを備えた第１実施例の竪型射出成形機１００及び射出成形方法における解決手段を示している。図６は、図５に示した竪型射出成形機１００での金型交換の方法を説明するものであり、図９は、金型交換台車２００及び制御手段１５０の具体的構成を示したものである。

図９では、ターンテーブル１０上に４セットの金型Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを備えた第１実施例の竪型射出成形機１００と、金型交換台車２００と、制御手段１５０とを配置している。この制御手段１５０は、ターンテーブル１０の回動に応じて、「射出・成形動作」→「回動」→「第１の冷却動作」→「回動」→「第２の冷却動作」→「回動」→「製品取出し動作」の定常の動作サイクルを繰り返す定常動作制御モジュール３０と、金型交換動作を制御する金型交換制御モジュール４０を備えている。また、制御手段１５０は、各金型Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの製品成形数をカウントする成形数カウンタ２０を備えている。各金型Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは夫々所定の生産数が予め定められている。例えば、金型Ａによる製品の生産数がｍ個とし、他の金型Ｂ，Ｃ及びＤに定められた生産数は、各々ｎ個、ｏ個及びｐ個とし、ｍが一番小さな数として説明する。つまり、定常の動作による制御が実行されれば、最初に金型Ａの交換動作が実行される。

図６及び図９により、自動的な金型交換台車２００の構成（図９）と金型交換動作の制御手法（図６）について説明する。第１実施例において、制御手段１５０は、各金型Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける成形数を成形数カウンタ２０によりカウントしている。金型Ａでの製品の成形数がｍ個、金型Ｂでの製品の成形数がｎ個、金型Ｃでの製品の成形数がｏ個、或いは、金型Ｄでの製品の成形数がｐ個を数えると、製品成形数完了信号発生手段２５は、金型交換制御モジュール４０の立上信号としての成形完了信号５０を発生する。ここで、ｍ＜ｎ，ｍ＜ｏ，ｍ＜ｐとすれば、最初の金型交換のタイミングは金型Ａの交換作業が最初に来ることとなる。

成形数カウンタ２０から、金型Ａの動作に対して、成形完了信号５０が発せられると、今までは、定常動作制御モジュール３０の制御により定常の動作サイクルで制御されていたものが、金型交換制御モジュール４０が立ち上げられる。金型交換指示信号６０の発生により、製品の成形が完了した金型Ａが、第１の冷却ステージにおいて、ターンテーブル１０から金型交換台車２００に対して取り出され、第２の冷却ステージにおいて、スペースの空いたターンテーブル１０に対して新たな金型Ｅが取り付けられる。ここで、図２の（ａ）及び（ｂ）で示すように、ターンテーブル１０上の金型Ａを金型交換台車２００に対して移動してから（図２（ａ））、新たな金型Ｅをターンテーブル１０に取り付ける（図２（ｂ））。この際は、金型交換台車２００は、移動して金型の交換を容易にしている。この金型交換の具体的手段は、本願発明の解決課題ではないので、これ以上の詳細な説明はしない。

新たな金型Ｅの取り付けが完了すると、金型交換台車２００から（或いは、竪型射出成形機１００から）金型交換完了信号７０が発せられる。それにより、金型交換制御モジュール４０から定常動作制御モジュール３０への制御切替信号８０が発せられて、制御が切り替えられる。定常成形再開信号９０により、金型交換制御モジュール４０から定常動作制御モジュール３０に切り替えられると、「射出・成形動作」→「回動」→「第１の冷却動作」→「回動」→「第２の冷却動作」→「回動」→「製品取出し動作」のサイクルを繰り返す定常動作制御モードに戻る。

この際に、具体的な実施例として図示されてはいないが、所定数ｍ個目の製品成形の射出・成形ステージＸに続く第１の冷却ステージＹ、及び第２の冷却ステージＹにおいて、直ちに、金型交換を行う場合には、最短のサイクルにより自動金型交換が可能なものである。勿論、この解決手法も本願発明の一つの実施例ではあるが、このように、ｍ個目の製品の射出・成形ステージＸに続く冷却ステージＹにおいて金型交換を行う場合には、金型Ａ内に製品が存在する状態で、つまり、成形製品を上下の金型に挟んだ状態の金型Ａと新たな金型Ｅとを交換することになる。従って、金型Ａ内の所定数ｍ個目の製品の取出しは、別手順で行う必要がある。これは、さらに新たに解決すべき課題である。

この課題を解決する手法として、図６〜８に示す実施例を説明する。
図６に示すように、例えば、金型Ａでの成形動作の制御は、定常動作制御モジュール３０による定常動作制御モードにより、「射出・成形動作」→「回動」→「第１の冷却動作」→「回動」→「第２の冷却動作」→「回動」→「製品取出し動作」を繰り返して製品の成形が続けられている。その際は、金型Ｂ，金型Ｃ及び金型Ｄにおいても、動作制御は、定常射出・成形動作モードでの動作制御が為されている。

ここで、金型Ａでの製品の成形数が、成形数カウンタ２０によりｍ個をカウントされると、製品成形数完了信号発生手段２５により、金型交換制御モジュール４０に対する立上信号として成形完了信号５０が発信される。成形完了信号５０が発信されると、定常動作制御モジュール３０の制御動作から金型交換制御モジュール４０の制御動作に切り替えられる。それにより、制御手段１５０の制御動作が、定常動作制御モードから金型交換制御モードに切り替えられると、金型Ａにおいて成形が完了したｍ個目の製品は、次に続く第１及び第２の冷却ステージＹ，Ｙにおいて冷却され、その後工程での製品取出しステージＺにおいて製品が取り出される。つまり、後工程での製品取出しステージＺにおいてｍ個目の製品が取り出される前に金型Ａから金型Ｅに交換してしまえば、後工程として、金型Ａから成形されたｍ個目の製品を取り出す作業が必要となる。

そこで、金型Ａにおいてｍ個目の製品の成形の完了後に続くステージＸでの射出・成形動作では、新たな溶融樹脂材料の射出は行わずに、所謂、空打ち動作をする手法が考えられる。そうすれば、このステージＸでの空打ち動作を経た第１及び第２の冷却ステージＹ，Ｙの金型Ａには成形製品が存在しないために、ターンテーブル１０から金型Ａの取出しと、新たな金型Ｅの取り付けが可能となる。

つまり、第１実施例の４セットの金型Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを備えた竪型射出成形機１００での金型Ａと金型Ｅの金型交換動作をシーケンシャルに示せば、以下のとおりである。
（ａ）定常動作制御モードでの動作制御として
「射出・成形動作」→「回動」→「第１の冷却動作」→「回動」→「第２の冷却動作」→「回動」→「製品取出し動作」→（定常の成形制御動作の継続）
（ｂ）特定の金型において、製品成形数完了信号発生手段２５による立上信号としての成形完了信号５０の発信
（ｃ）金型交換制御モードの動作として
（成形完了信号５０の受信後）「回動」→「（射出・成形ステージ：ステージＸ）空打ち」→「回動」→「（第１及び第２の冷却ステージ：ステージＹ，Ｙ）金型交換」→「回動」→「（製品取出しステージ：ステージＺ）――」→「回動」→
（ｄ）金型交換完了信号７０の発信、制御切替信号８０の発信、定常成形再開信号９０の発信
（ｅ）定常動作制御モードでの動作制御として（定常の成形制御動作へ復帰）
「回動」→「射出・成形動作」→「回動」→「第１の冷却動作」→「回動」→「第２の冷却動作」→「回動」→「製品取出し動作」→「回動」→（定常の成形制御動作の繰り返し）
なお、上記（ｃ）での「――」は、「金型交換」動作のタイミングとして利用することも可能であるが、当該位置が製品取出しステージ：ステージＺでの操作であることを考えると、金型交換台車２００を配置することが困難である。

図３に示すように、３セットの金型Ａ，Ｂ，Ｃを備えた第２実施例の竪型射出成形機１００での金型Ａの動作をシーケンシャルに示せば、以下のとおりである。
（ａ）定常動作制御モードでの動作制御として
「射出・成形動作」→「回動」→「冷却動作」→「回動」→「製品取出し動作」→（定常の成形制御動作の継続）
（ｂ）特定の金型において、製品成形数完了信号発生手段２５による立上信号として成形完了信号５０の発信
（ｃ）金型交換制御モード
（成形完了信号５０の受信後）→「回動」→「（射出・成形ステージ：ステージＸ）空打ち」→「回動」→「（冷却ステージ：ステージＹ）金型交換」→「回動」→「（製品取出しステージ：ステージＺ）――」→
（ｄ）金型交換完了信号７０の発信、制御切替信号８０の発信、定常成形再開信号９０の発信
（ｅ）定常動作制御モードでの動作制御として
「回動」→「射出・成形動作」→「回動」→「冷却動作」→「回動」→「製品取出し動作」→「回動」→（定常の成形制御動作の繰り返し）
上記（ｃ）での「――」は、「金型交換」動作のタイミングとして利用することも可能である。

図４に示すように、２セットの金型Ａ，Ｂを備えた第３実施例の竪型射出成形機１００での金型Ａの動作をシーケンシャルに示せば、以下のとおりである。
（ａ）定常動作制御モードでの動作制御として
「射出・成形動作」→「回動」→「製品取出し動作」→（定常の成形制御動作の継続）
冷却は、射出・成形ステージ（ステージＸ）と製品取出しステージ（ステージＺ）との間で達成される。
（ｂ）特定の金型において、製品成形数完了信号発生手段２５による立上信号として成形完了信号５０の発信
（ｃ）金型交換制御モード
（成形完了信号５０の受信後）→「回動」→「（射出・成形ステージ：ステージＸ）空打ち」→「回動」→「（製品取出しステージ：ステージＺ）金型交換」→「回動」
（ｄ）金型交換完了信号７０の発信、制御切替信号８０の発信、定常成形再開信号９０の発信
（ｅ）定常動作制御モードでの動作制御として（定常の成形制御動作へ復帰）
「回動」→「射出・成形動作」→「回動」→「製品取出し動作」→「回動」→（定常の成形制御動作の繰り返し）

金型交換の際に、手順として時間が掛かる手順は、金型に対する配管接続の作業である。そこで、金型交換の手法として、短い時間での交換作業を達成するために、金型の取り外し、取付け動作と、配管の取り外し、取付け動作とを切り分けて別のステージで操作することが可能である。

つまり、４セットの金型Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを備えた第１実施例の変形例としての竪型射出成形機１００での金型Ａと金型Ｅの金型交換動作を、金型の取り外し取付け動作と、配管の取り外し取付け動作とを切り分けてシーケンシャルに示せば、以下のとおりである。
（ａ）定常動作制御モードでの動作制御として
「射出・成形動作」→「回動」→「第１の冷却動作」→「回動」→「第２の冷却動作」→「回動」→「製品取出し動作」→（定常の成形制御動作の継続）
（ｂ）特定の金型において、製品成形数完了信号発生手段２５による立上信号としての成形完了信号５０の発信
（ｃ）金型交換制御モードの動作として
（成形完了信号５０の受信後）「回動」→「（射出・成形ステージ：ステージＸ）空打ち」→「回動」→「（第１の冷却ステージ：ステージＹ）金型配管取り外し」→「回動」→「（第２の冷却ステージ：ステージＹ）金型取り外し」→「回動」→「（製品取出しステージ：ステージＺ）――」→「回動」→「（第１の冷却ステージ：ステージＹ）金型取り付け」→「回動」→「（第２の冷却ステージ：ステージＹ）金型配管取り付け」→
（ｄ）金型交換完了信号７０の発信、制御切替信号８０の発信、定常成形再開信号９０の発信
（ｅ）定常動作制御モードでの動作制御として（定常の成形制御動作へ復帰）
「（製品取出しステージ：ステージＺ）――」→「回動」→「第１の冷却動作」→「回動」→「第２の冷却動作」→「回動」→「射出・成形動作（金型Ｅ）」→（定常の成形制御動作の復帰）

Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ 金型セット
Ｘ 射出・成形ステージ（ステージＸ）
Ｙ 冷却ステージ（ステージＹ）
Ｚ 製品取出しステージ（ステージＺ）
１０ ターンテーブル
２０ 成形数カウンタ
２５ 製品成形数完了信号発生手段
３０ 定常動作制御モジュール（定常成形動作モード）
４０ 金型交換制御モジュール（金型交換動作モード）
５０ 成形完了信号
６０ 金型交換指示信号
７０ 金型交換完了信号
８０ 制御切替信号
９０ 定常成形再開信号
１００ 竪型射出成形機
１５０ 制御手段
２００ 金型交換台車

Claims (6)

1. 垂直軸線廻りに所定のサイクルで間欠的に回動・一時停止を繰り返すターンテーブルと、該ターンテーブル上に所定角度を置いて配置された複数種類の金型と、当該複数種類の金型に対して各々の製品の一連の射出成形動作を制御する制御手段と、を備えた竪型射出成形機であって、
   前記垂直軸線の周りには、夫々の金型によって加熱樹脂材料を射出・成形する射出・成形ステージと、当該夫々の金型によって成形した製品を取り出す製品取出しステージとが形成されており、
   前記制御手段は、竪型射出成形機の定常の射出・成形動作を制御する定常動作制御モジュールと、金型交換動作を制御する金型交換制御モジュールとを備えており、
   前記制御手段の定常動作制御モジュールの定常動作制御モードでは、前記ターンテーブル上の前記複数の金型の内の一つの金型が前記射出・成形ステージに位置する場合には、前記ターンテーブルを所定時間停止させて、当該一つの金型の射出・成形動作を制御し、前記ターンテーブル上の前記複数の金型の内の当該一つの金型が前記製品取出しステージに位置する場合には、前記ターンテーブルを所定時間停止させて、当該一つの金型からの製品取出し動作を制御し、それらのステージの間では前記ターンテーブルを所定時間、所定角度だけ回動するように制御しており、
   さらに、前記制御手段の定常動作制御モードでは、前記複数の金型の夫々において成形した製品の生産数を制御しており、
   前記複数の金型の内の一つの金型において成形する製品の成形数が所定数に達した場合には、前記制御手段の定常動作制御モジュールから金型交換制御モジュールに切り替えることにより、金型交換動作モードを立ち上げて前記ターンテーブルを間欠的に回動・一時停止する定常の動作サイクルを停止することなく、前記ターンテーブルの定常の動作サイクル内の停止時間中に当該一つの金型を別の金型に交換するように制御することを特徴とする竪型射出成形機。
2. 前記金型交換制御モジュールの前記金型交換動作モードでは、取出しステージで製品の成形が完了した前記一つの金型からの成形製品の取り出しが完了した次の射出・成形ステージにおいては、溶融樹脂材料を射出供給することなく、空打ち動作を行うことを特徴とする請求項１記載の竪型射出成形機。
3. 前記ターンテーブル上に所定角度を置いて配置された前記複数種類の金型は４種類の金型構成であり、前記ターンテーブルの停止中に射出・成形動作をする前記射出・成形ステージと、前記ターンテーブルの停止中に成形製品を取り出す前記製品取出しステージとの間に、前記ターンテーブルの停止中に成形中の製品を冷却する二つの冷却ステージを配置したことを特徴とすることを特徴とする請求項２記載の竪型射出成形機。
4. 垂直軸線の周りに加熱樹脂材料を射出・成形する射出・成形ステージと、成形した製品を取り出す製品取出しステージとが形成されており、所定のサイクルで間欠的に回動・一時停止を繰り返すターンテーブルと、該ターンテーブル上に所定角度を置いて配置された複数種類の金型と、当該複数種類の金型に対して各々の製品の一連の射出・成形動作を制御する制御手段と、を備えた竪型射出成形機を用いて多品種少量製品を成形する射出成形方法であって、
   前記制御手段は、竪型射出成形機の定常の射出・成形動作を制御する定常動作制御モジュールと、金型交換動作を制御する金型交換制御モジュールとを備えており、
   前記制御手段の定常動作制御モジュールの定常動作制御モードでは、前記ターンテーブル上の前記複数の金型の内の一つの金型が前記射出・成形ステージに位置する場合には、前記ターンテーブルを所定時間停止させて、当該一つの金型の射出・成形動作を制御し、
   前記ターンテーブル上の前記複数の金型の内の当該一つの金型が前記製品取出しステージに位置する場合には、前記ターンテーブルを所定時間停止させて、当該一つの金型からの製品取出し動作を制御し、
   それらのステージの間では、前記ターンテーブルを所定時間、所定角度だけ回動するように制御し、
   さらに、前記制御手段の定常動作制御モジュールの定常動作制御モードでは、前記複数の金型の夫々において成形した製品の生産数を制御しており、
   前記複数の金型の内の一つの金型において成形する製品の成形数が所定数に達した場合には、前記制御手段の定常動作制御モードから金型交換制御モードに切り替えることにより、金型交換制御モジュールを立ち上げて前記ターンテーブルを間欠的に回動・一時停止する定常の動作サイクルを停止することなく、前記ターンテーブルの定常の動作サイクル内の停止時間中に当該一つの金型を別の金型に交換するように制御することを特徴とする射出成形方法。
5. 前記複数の金型の内の一つの金型において成形する製品の成形数が所定数に達した場合には、前記制御手段の定常動作制御モジュールから金型交換制御モジュールに切り替えることにより、取出しステージで所定成形数に達した一つの金型から成形完了製品を取り出し、次のタイミングの射出・成形ステージにおいては加熱樹脂材料を射出せずに空打ち動作をし、前記ターンテーブルを間欠的に回動・一時停止する定常の動作サイクルを停止することなく、金型を別の金型に交換するように制御することを特徴とする請求項４記載の射出成形方法。
6. 前記ターンテーブル上に所定角度を置いて配置された複数種類の金型は４種類の金型構成であり、前記ターンテーブルの停止中に射出・成形動作をする前記射出・成形ステージと、前記ターンテーブルの停止中に成形製品を取り出す前記製品取出しステージとの間に、前記ターンテーブルの停止中に成形中の製品を冷却する冷却ステージを配置して制御することを特徴とする請求項５記載の射出成形方法。

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